采煤工作面過高位鉆場期間瓦斯治理技術(shù)

張 磊 劉萬杰

（山東新礦趙官能源有限責(zé)任公司，山東 齊河 251113）

趙官礦井瓦斯分布不均衡，呈現(xiàn)“東高西低、深部高淺部低”規(guī)律，217采區(qū)采煤工作面瓦斯含量最高達(dá)到10m3/t以上，為此制定了本煤層瓦斯預(yù)抽、高低位鉆孔采空區(qū)抽采和“Y”型通風(fēng)瓦斯治理措施，有效解決了工作面及回風(fēng)隅角瓦斯?jié)舛雀叩膯栴}。但是，當(dāng)工作面推采至高位鉆場前后，一是受抽采盲區(qū)和過鉆場頂板一次性垮落造成采空區(qū)瓦斯涌出影響，容易造成回風(fēng)隅角瓦斯異常；二是高位鉆場頂部瓦斯?jié)舛雀?，排放瓦斯期間存在安全風(fēng)險，抓好采煤工作面過高位鉆場期間的瓦斯管理成為迫切需要解決的問題。

1 礦井概況

趙官井田位于山東省西北部，屬黃河北煤田的一部分，礦井于2009年10月25日投產(chǎn)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力90萬t/a，礦區(qū)面積約59.2079km2。礦井現(xiàn)開采7煤層，高瓦斯區(qū)域?yàn)?17采區(qū)，局部瓦斯含量達(dá)到10m3/t以上，平均瓦斯含量在7～9m3/t左右，主要采用瓦斯抽放和風(fēng)排瓦斯治理措施。

2 采煤工作面過高位鉆場期間瓦斯分布規(guī)律

2.1 高位鉆場設(shè)計(jì)

工作面回風(fēng)順槽每隔200m布置一個高位鉆場，高位鉆場高于煤層頂板5.3m，根據(jù)動態(tài)“三帶”理論，采煤工作面鉆場鉆孔終孔高度為35～40m，輻射范圍覆蓋工作面的1/2，設(shè)計(jì)布置3排孔，即下排長孔4個、中排中長孔4個、上排短孔4個，鉆孔開孔位置按照三花眼布置，鉆孔間距大于0.4m。

2.2 存在抽采盲區(qū)

當(dāng)采煤工作面推采至距離高位鉆場50m時，由于本組鉆場終孔高度已經(jīng)超出控制范圍，且臨近鉆場鉆孔尚不能發(fā)揮作用，在鉆場前50m范圍形成抽采盲區(qū)，造成在工作面采空區(qū)上方形成高瓦斯集聚帶，頂板垮落容易造成采空區(qū)瓦斯大量涌出，形成瓦斯隱患。

2.3 高位鉆場排瓦斯難度大

當(dāng)采煤工作面推采接近高位鉆場時，需提前對高位鉆場進(jìn)行排放瓦斯，鉆場是上坡，上平臺7m，由于鉆場長期封閉，鉆場頂部積聚大量高濃度瓦斯，形成瓦斯包，排放瓦斯難度大、不安全。

2.4 通過高位鉆場時瓦斯涌出不易控制

當(dāng)采煤工作面推透高位鉆場時，受鉆場破壞影響，頂板維護(hù)難度大，推進(jìn)速度慢，滯留時間長。隨著鉆場的破壞，采空區(qū)瓦斯開始往鉆場上部移動，再次形成瓦斯包。當(dāng)工作面推過鉆場時，鉆場上部進(jìn)入采空區(qū)后方，當(dāng)鉆場頂部達(dá)到垮落極限時頂板垮落，造成采空區(qū)瓦斯往隅角及工作面方向移動，造成工作面及回風(fēng)隅角瓦斯異常。

3 解決方案

3.1 抽采盲區(qū)解決方案

通過對抽采盲區(qū)進(jìn)行分析，采取縮短高位鉆場間距，由200m縮短至150m。以21707面為例，兩個高位鉆場鉆孔之間搭接長度50m，當(dāng)采煤工作面推采至前方鉆場50m時，提前將臨近高位鉆場長孔截門打開進(jìn)行抽放，實(shí)現(xiàn)跨鉆場盲區(qū)抽放，解決了鉆場50m范圍瓦斯異常問題，如圖1所示。

圖1 高位鉆孔搭接布置圖

3.2 鉆場頂部瓦斯解決方案

高位鉆場施工結(jié)束后，從鉆場頂部敷設(shè)Φ159抽放管一根至鉆場門口，接至Φ259PE主管路，中間安設(shè)控制截門。當(dāng)采煤工作面推采至高位鉆場前方20m時，提前打開控制截門，實(shí)現(xiàn)鉆場頂部高濃度瓦斯超前預(yù)抽。隨著頂部瓦斯被抽放，由于瓦斯比空氣輕，往上移動，當(dāng)工作面推至鉆場前10m時，鉆場內(nèi)大部分瓦斯已經(jīng)被抽出，當(dāng)救護(hù)隊(duì)進(jìn)行瓦斯排放時，密閉墻內(nèi)瓦斯基本都控制在1%以內(nèi)，加上風(fēng)筒風(fēng)量稀釋，混合風(fēng)流瓦斯控制在0.5%以下，確保了瓦斯排放安全。如圖2所示。

圖2 鉆場頂部預(yù)抽圖

3.3 工作面過鉆場瓦斯治理方案

當(dāng)工作面推透鉆場時，一是繼續(xù)保留預(yù)抽管繼續(xù)抽放，隨鉆場進(jìn)入采空區(qū)后方，始終處于抽放狀態(tài)；二是提前在工作面回風(fēng)隅角施工吊管孔，每組3個孔，仰角50°，鉆孔長度12m，朝工作面方向施工，并連孔抽放，提前對采空區(qū)上方瓦斯進(jìn)行抽放，實(shí)現(xiàn)瓦斯抽采截流，防止瓦斯向鉆場上部移動。該方案解決了采空區(qū)上方瓦斯往鉆場頂部移動問題，有效防止了頂板垮落造成的采空區(qū)瓦斯涌出風(fēng)險。

4 瓦斯治理效果

通過采取以上措施，解決了采煤工作面過高位鉆場瓦斯治理難度大的問題，有效降低了瓦斯涌出風(fēng)險，工作面及回風(fēng)隅角瓦斯?jié)舛瓤刂圃诹?.3%以內(nèi)，保證了正常的生產(chǎn)秩序和礦井的安全生產(chǎn)。

5 結(jié)束語

通過對采煤工作面過高位鉆場前后的瓦斯涌出規(guī)律分析，瓦斯集聚點(diǎn)主要集中在過鉆場前50m的抽采盲區(qū)、鉆場排放瓦斯時和采空區(qū)頂板垮落造成瓦斯涌出等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，針對各環(huán)節(jié)不同特點(diǎn)，制定了相應(yīng)的具體抽放措施，做到了有的放矢、有效治理，較好地解決了采煤工作面過高位鉆場瓦斯治理難度大的問題，為實(shí)現(xiàn)礦井安全高效生產(chǎn)奠定了良好的基礎(chǔ)。